Redis分布式鎖實(shí)現(xiàn)的方法是什么

本篇內(nèi)容主要講解“Redis分布式鎖實(shí)現(xiàn)的方法是什么”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“Redis分布式鎖實(shí)現(xiàn)的方法是什么”吧!

一、分布式鎖是什么

分布式鎖是 滿足分布式系統(tǒng)或集群模式下多進(jìn)程可見并且互斥的鎖。

基于Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖：

1、獲取鎖

• 互斥：確保只能有一個(gè)線程獲取鎖;

• 非阻塞：嘗試獲取鎖，成功返回true，失敗返回false；

添加鎖過期時(shí)間，避免服務(wù)宕機(jī)引起死鎖。

SET lock thread1 NX EX 10

2、釋放鎖

• 手動(dòng)釋放；DEL key1

• 超時(shí)釋放，獲取鎖時(shí)添加一個(gè)超時(shí)鎖；

二、代碼實(shí)例

package com.guor.utils;

import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class RedisLock implements ILock{

    private String name;
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    public RedisLock(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.name = name;
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }

    private static final String KEY_PREFIX = "lock:";

    @Override
    public boolean tryLock(long timeout) {
        // 獲取線程唯一標(biāo)識(shí)
        long threadId = Thread.currentThread().getId();
        // 獲取鎖
        Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
                .setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId+"", timeout, TimeUnit.SECONDS);
        // 防止拆箱的空指針異常
        return Boolean.TRUE.equals(success);
    }

    @Override
    public void unlock() {
        stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
    }
}

上面代碼存在鎖誤刪問題：

1. 如果線程1獲取鎖，但線程1發(fā)生了阻塞，導(dǎo)致Redis超時(shí)釋放鎖；

2. 此時(shí)，線程2嘗試獲取鎖，成功，并執(zhí)行業(yè)務(wù)；

3. 此時(shí)，線程1重新開始執(zhí)行任務(wù)，并執(zhí)行完畢，執(zhí)行釋放鎖（即刪除鎖）；

4. 但是，線程1刪除的鎖，和線程2的鎖是同一把鎖，這就是分布式鎖誤刪問題；

在釋放鎖時(shí)，釋放線程自己的分布式鎖，就可以解決這個(gè)問題。

package com.guor.utils;

import cn.hutool.core.lang.UUID;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class RedisLock implements ILock{

    private String name;
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    public RedisLock(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.name = name;
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }

    private static final String KEY_PREFIX = "lock:";
    private static final String UUID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + "-";

    @Override
    public boolean tryLock(long timeout) {
        // 獲取線程唯一標(biāo)識(shí)
        String threadId = UUID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
        // 獲取鎖
        Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
                .setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeout, TimeUnit.SECONDS);
        // 防止拆箱的空指針異常
        return Boolean.TRUE.equals(success);
    }

    @Override
    public void unlock() {
        // 獲取線程唯一標(biāo)識(shí)
        String threadId = UUID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
        // 獲取鎖中的標(biāo)識(shí)
        String id = stringRedisTemplate.opsForValue().get(KEY_PREFIX + name);
        // 判斷標(biāo)示是否一致
        if(threadId.equals(id)) {
            // 釋放鎖
            stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
        }
    }
}

三、基于SETNX實(shí)現(xiàn)的分布式鎖存在下面幾個(gè)問題

1、不可重入

同一個(gè)線程無法多次獲取同一把鎖。

2、不可重試

獲取鎖只嘗試一次就返回false，沒有重試機(jī)制。

3、超時(shí)釋放

鎖的超時(shí)釋放雖然可以避免死鎖，但如果業(yè)務(wù)執(zhí)行耗時(shí)較長(zhǎng)，也會(huì)導(dǎo)致鎖釋放，存在安全隱患。

4、主從一致性

如果Redis是集群部署的，主從同步存在延遲，當(dāng)主機(jī)宕機(jī)時(shí)，此時(shí)會(huì)選一個(gè)從作為主機(jī)，但是此時(shí)的從沒有鎖標(biāo)識(shí)，此時(shí)，其它線程可能會(huì)獲取到鎖，導(dǎo)致安全問題。

四、Redisson實(shí)現(xiàn)分布式鎖

Redisson是一個(gè)在Redis的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的Java駐內(nèi)存數(shù)據(jù)網(wǎng)格。它不僅提供了一系列的分布式的Java常用對(duì)象，還提供了許多分布式服務(wù)，其中包含各種分布式鎖的實(shí)現(xiàn)。

1、pom

<!--redisson-->
<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.13.6</version>
</dependency>

2、配置類

package com.guor.config;

import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class RedissonConfig {

    @Bean
    public RedissonClient redissonClient(){
        // 配置
        Config config = new Config();

        /**
         * 單點(diǎn)地址useSingleServer，集群地址useClusterServers
         */
        config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379").setPassword("123456");
        // 創(chuàng)建RedissonClient對(duì)象
        return Redisson.create(config);
    }
}

3、測(cè)試類

package com.guor;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

import javax.annotation.Resource;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Slf4j
@SpringBootTest
class RedissonTest {

    @Resource
    private RedissonClient redissonClient;

    private RLock lock;

    @BeforeEach
    void setUp() {
    	// 獲取指定名稱的鎖
        lock = redissonClient.getLock("nezha");
    }

    @Test
    void test() throws InterruptedException {
        // 嘗試獲取鎖
        boolean isLock = lock.tryLock(1L, TimeUnit.SECONDS);
        if (!isLock) {
            log.error("獲取鎖失敗");
            return;
        }
        try {
            log.info("哪吒最帥，哈哈哈");
        } finally {
            // 釋放鎖
            lock.unlock();
        }
    }
}

五、探索tryLock源碼

1、tryLock源碼

嘗試獲取鎖

public boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
	// 最大等待時(shí)間
	long time = unit.toMillis(waitTime);
	long current = System.currentTimeMillis();
	long threadId = Thread.currentThread().getId();
	Long ttl = this.tryAcquire(waitTime, leaseTime, unit, threadId);
	if (ttl == null) {
		return true;
	} else {
		// 剩余等待時(shí)間 = 最大等待時(shí)間 - 獲取鎖失敗消耗的時(shí)間
		time -= System.currentTimeMillis() - current;
		if (time <= 0L) {// 獲取鎖失敗
			this.acquireFailed(waitTime, unit, threadId);
			return false;
		} else {
			// 再次嘗試獲取鎖
			current = System.currentTimeMillis();
			// subscribe訂閱其它釋放鎖的信號(hào)
			RFuture<RedissonLockEntry> subscribeFuture = this.subscribe(threadId);
			// 當(dāng)Future在等待指定時(shí)間time內(nèi)完成時(shí)，返回true
			if (!subscribeFuture.await(time, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
				if (!subscribeFuture.cancel(false)) {
					subscribeFuture.onComplete((res, e) -> {
						if (e == null) {
							// 取消訂閱
							this.unsubscribe(subscribeFuture, threadId);
						}

					});
				}

				this.acquireFailed(waitTime, unit, threadId);
				return false;// 獲取鎖失敗
			} else {
				try {
					// 剩余等待時(shí)間 = 剩余等待時(shí)間 - 獲取鎖失敗消耗的時(shí)間
					time -= System.currentTimeMillis() - current;
					if (time <= 0L) {
						this.acquireFailed(waitTime, unit, threadId);
						boolean var20 = false;
						return var20;
					} else {
						boolean var16;
						do {
							long currentTime = System.currentTimeMillis();
							// 重試獲取鎖
							ttl = this.tryAcquire(waitTime, leaseTime, unit, threadId);
							if (ttl == null) {
								var16 = true;
								return var16;
							}
							// 再次失敗了，再看一下剩余時(shí)間
							time -= System.currentTimeMillis() - currentTime;
							if (time <= 0L) {
								this.acquireFailed(waitTime, unit, threadId);
								var16 = false;
								return var16;
							}
							// 再重試獲取鎖
							currentTime = System.currentTimeMillis();
							if (ttl >= 0L && ttl < time) {
								// 通過信號(hào)量的方式嘗試獲取信號(hào)，如果等待時(shí)間內(nèi)，依然沒有結(jié)果，會(huì)返回false
								((RedissonLockEntry)subscribeFuture.getNow()).getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
							} else {
								((RedissonLockEntry)subscribeFuture.getNow()).getLatch().tryAcquire(time, TimeUnit.MILLISECONDS);
							}
							time -= System.currentTimeMillis() - currentTime;
						} while(time > 0L);

						this.acquireFailed(waitTime, unit, threadId);
						var16 = false;
						return var16;
					}
				} finally {
					this.unsubscribe(subscribeFuture, threadId);
				}
			}
		}
	}
}

2、重置鎖的有效期

private void scheduleExpirationRenewal(long threadId) {
	RedissonLock.ExpirationEntry entry = new RedissonLock.ExpirationEntry();
	// this.getEntryName()：鎖的名字，一個(gè)鎖對(duì)應(yīng)一個(gè)entry
	// putIfAbsent：如果不存在，將鎖和entry放到map里
	RedissonLock.ExpirationEntry oldEntry = (RedissonLock.ExpirationEntry)EXPIRATION_RENEWAL_MAP.putIfAbsent(this.getEntryName(), entry);
	if (oldEntry != null) {
		// 同一個(gè)線程多次獲取鎖，相當(dāng)于重入
		oldEntry.addThreadId(threadId);
	} else {
		// 如果是第一次
		entry.addThreadId(threadId);
		// 更新有效期
		this.renewExpiration();
	}
}

更新有效期，遞歸調(diào)用更新有效期，永不過期

private void renewExpiration() {
	// 從map中得到當(dāng)前鎖的entry
	RedissonLock.ExpirationEntry ee = (RedissonLock.ExpirationEntry)EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(this.getEntryName());
	if (ee != null) {
		// 開啟延時(shí)任務(wù)
		Timeout task = this.commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() {
			public void run(Timeout timeout) throws Exception {
				RedissonLock.ExpirationEntry ent = (RedissonLock.ExpirationEntry)RedissonLock.EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(RedissonLock.this.getEntryName());
				if (ent != null) {
					// 取出線程id
					Long threadId = ent.getFirstThreadId();
					if (threadId != null) {
						// 刷新有效期
						RFuture<Boolean> future = RedissonLock.this.renewExpirationAsync(threadId);
						future.onComplete((res, e) -> {
							if (e != null) {
								RedissonLock.log.error("Can't update lock " + RedissonLock.this.getName() + " expiration", e);
							} else {
								if (res) {
									// 遞歸調(diào)用更新有效期，永不過期
									RedissonLock.this.renewExpiration();
								}
							}
						});
					}
				}
			}
		}, this.internalLockLeaseTime / 3L, TimeUnit.MILLISECONDS);// 10S
		ee.setTimeout(task);
	}
}

更新有效期

protected RFuture<Boolean> renewExpirationAsync(long threadId) {
	return this.evalWriteAsync(this.getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN, 
	// 判斷當(dāng)前線程的鎖是否是當(dāng)前線程
	"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then 
		// 更新有效期
		redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); 
		return 1; 
		end; 
		return 0;", 
		Collections.singletonList(this.getName()), this.internalLockLeaseTime, this.getLockName(threadId));
}

3、調(diào)用lua腳本

<T> RFuture<T> tryLockInnerAsync(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId, RedisStrictCommand<T> command) {
	// 鎖釋放時(shí)間
	this.internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime);
	return this.evalWriteAsync(this.getName(), LongCodec.INSTANCE, command, 
		// 判斷鎖成功
		"if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then
			redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); // 如果不存在，記錄鎖標(biāo)識(shí)，次數(shù)+1
			redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); // 設(shè)置鎖有效期
			return nil; // 相當(dāng)于Java的null
		end; 
		if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then 
			redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); // 如果存在，判斷鎖標(biāo)識(shí)是否是自己的，次數(shù)+1
			redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); // 設(shè)置鎖有效期
			return nil; 
		end; 
		// 判斷鎖失敗，pttl：指定鎖剩余有效期，單位毫秒，KEYS[1]：鎖的名稱
		return redis.call('pttl', KEYS[1]);", 
			Collections.singletonList(this.getName()), this.internalLockLeaseTime, this.getLockName(threadId));
}

六、釋放鎖unlock源碼

1、取消更新任務(wù)

public RFuture<Void> unlockAsync(long threadId) {
	RPromise<Void> result = new RedissonPromise();
	RFuture<Boolean> future = this.unlockInnerAsync(threadId);
	future.onComplete((opStatus, e) -> {
		// 取消更新任務(wù)
		this.cancelExpirationRenewal(threadId);
		if (e != null) {
			result.tryFailure(e);
		} else if (opStatus == null) {
			IllegalMonitorStateException cause = new IllegalMonitorStateException("attempt to unlock lock, not locked by current thread by node id: " + this.id + " thread-id: " + threadId);
			result.tryFailure(cause);
		} else {
			result.trySuccess((Object)null);
		}
	});
	return result;
}

2、刪除定時(shí)任務(wù)

void cancelExpirationRenewal(Long threadId) {
	// 從map中取出當(dāng)前鎖的定時(shí)任務(wù)entry
	RedissonLock.ExpirationEntry task = (RedissonLock.ExpirationEntry)EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(this.getEntryName());
	if (task != null) {
		if (threadId != null) {
			task.removeThreadId(threadId);
		}
		// 刪除定時(shí)任務(wù)
		if (threadId == null || task.hasNoThreads()) {
			Timeout timeout = task.getTimeout();
			if (timeout != null) {
				timeout.cancel();
			}

			EXPIRATION_RENEWAL_MAP.remove(this.getEntryName());
		}
	}
}

到此，相信大家對(duì)“Redis分布式鎖實(shí)現(xiàn)的方法是什么”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！